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1、 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I摘摘 要要 自行车车架设计是自行车设计中最重要和关键的环节。自行车车架看似简单，因而造成国内设计、制造进入门槛要求低，生产厂家不注重产品品质，而主要在制造及管理过程中追求利润，在设计上与国际水平还有着较大的差距。车架CAD系统，作为提升车架设计效率和质量的手段，也就开始受到重视。 目前，国内车架设计以及自行车CAD系统一般都是在二维平台上进行，其设计存在尺寸不能参数化、前一步设计调整则后续步步修改、车架设计知识不能很好地和CAD系统融合起来、设计效果不能实时显示出来等缺陷。 本文就上述问题进行了
2、较深入的研究，并在三维设计技术的基础上，采用了基于知识的参数化设计技术，较好地解决了这些问题。 在探讨了参数化设计技术特点和知识工程关键技术的基础上，针对自行车车架设计中的结构、形状、装配参数特点，分别采用了读入经验数据表、参数程序求解、手工录入或修改方法实现车架设计经验参数和知识的重复利用；在分析自行车后叉片设计特点及与平、立叉的关联特性的基础上，对不同的设计方案进行了详细分析，并采用自顶向下和自底向上相结合的方法，实现了后叉片的快速装配定位与平、立叉设计相关联；在分析了特征技术和 UDF 特点的基础上，将 UDF 用于管件截面的设计上，使各种截面形状能不断重复利用，大大节省了约束草图尺寸和
3、位置的时间。 基于上述研究工作，作者与课题组其他研究人员合作开发了自行车车架CAD系统，并主要负责了车架后三角部分的设计和研究，使自行车车架设计工作从原来使用二维AutoCAD需两天时间到目前的只需两个小时就能出二维图纸，取得了良好的效果。 关键词：关键词：自行车车架 知识工程 参数化 CAD 系统 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIAbstract Bicycle frame design is the most important and crucial process in bicycle development. As
4、the structure of bicycle frame seems to be simple, it has a low threshold to enter the domestic bicycle design and manufacture business. The domestic manufacturers attach much more importance to earn profit from the manufacturing and managing processes than emphasizing on the quality of the product,
5、 and there is a big gap between the domestic and international levels of bicycle design. As a tool to improve the efficiency and quality of frame design, the bicycle frame CAD system starts to draw more and more attention. The domestic frame CAD systems are generally developed on the basis of 2D des
6、ign technology. There are some disadvantages in these systems. For example, the dimensions are not parameterized, users have to start over again if one step is wrong, it is difficult to involve frame design knowledge, and design effect can not be displayed in real-time. This thesis studies on the ab
7、ove problems, by using parametric technology on 3D design platform, and the solutions to the above-mentioned problems is provided. Based on the characteristics of parameterized design and key technologies of knowledge based engineering, and specially according to the characteristics of the construct
8、ion, figure, assembly-parameter of bicycle frame design, the article has achieved repeated using of experiential parameter and knowledge by adopting methods such as automatic reading experiential datasheet, computing parameter by making use of program, manual data-input or modifying and so on. Based
9、 on analyzing the characteristics of Rear End design and the associated characteristics with Chain Stay and Seat Stay, different design methods are analyzed in detail, and rapidly assembling of Rear End, Chain Stay and Seat Stay is achieved by using the method of combining top-down-assembly with dow
10、n-top-assembly method. Based on analyzing special technologies and UDF characteristics, the repeated using of different sectional shapes by using UDF technology on the tube section design is also achieved, and this will greatly shorten the time spent on fixing the dimensions and orientations on sket
11、ches. In this study, the author worked together with the group members and developed the 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIIbicycle frame CAD system, and was mainly in charge of the Rear frame design. By using the new CAD system, the assembly 2D drawing, which formerly needed 2 days
12、to finish, can now be completed smoothly in only 2 hours. Keyswords: bicycle frame knowledge based engineering parametrization CAD system 独创性声明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名：
13、 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在_年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
14、 11 绪绪 论论 1.1 课题的来源、目的与意义课题的来源、目的与意义 本课题来源于与广州千里达车业有限公司的合作项目。 自行车是人们最熟悉的交通工具之一，由于人口和生产成本优势，使得我国在自行车的生产上也是首屈一指的大国。近年来中国自行车行业发展迅速，2004 年全国自行车生产总量达到 7000 多万辆，约占世界自行车生产总量的 60，中国已成为世界自行车主要的生产和输出基地。同年，中国自行车出口总量达到 5000 多万辆。仅在天津，中国的自行车厂家就达到 477 家，生产自行车的产量占到全国总产量的一半。 在竞争日趋激烈的市场化要求下，客户对厂家提出的要求越来越高。例如：快速设计，当生产
15、厂家拿到定单后，要求厂家在很短的时间内做出来；造型设计，在当代工艺设计已比较成熟的情况下，自行车的造型设计已变得相当重要。高性能的自行车，各种比赛用车在中国的设计和制造都还有很大的一片可开拓领域。全球自行车大赛用的顶级自行车几乎都是号称“赛车王国”的意大利生产，各种赛车早已迈入万元级门槛，而中国上海本地产的赛车最贵不过 30004000 元人民币。 加入 WTO 以来，由于我国“基础设施良好，劳动力资源丰富且劳动力便宜”等优势，工业发达国家纷纷将本国的制造业向我国转移，中国正在逐渐变为“世界工厂”。国内自行车行业的发展，特别是整车厂的发展，带动了众多相关小企业的发展；但是机遇与挑战是并存的，国
16、外的自行车企业也在中国开设了新的生产基地，降低生产以及运输成本等。必须要清楚的认识到自己的优势与不足，加大对自行车设计、新车型的开发，新材料在自行车行业中的应用等关键步骤的研发投入。 自行车车架是整辆自行车的灵魂。车架是设计和组装自行车的核心部件，也往往是自行车整车厂商的主要产品之一。目前国内的自行车行业几乎全是采用AutoCAD 设计， 市场上没有商品化的自行车设计专用软件。 事实上由于激烈的竞争，自行车造型设计的多样化以及制造厂商生产能力的不同，商品化的自行车设计软件华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2很难实现，只有稍微大一些的自行车企业在做类似的尝试。在行业普遍情况相差不大的情况下，着眼于新的投入，走在技术的前沿并将之转化为生产力才能在芸芸众生中脱颖而出。在激烈的市场竞争中要使自己立于不败之地，一是扩大规模，增加产量，降低生产成本；二是采用先进技术，提高产品质
